基于GPS数据的信号交叉口单车延误时间估计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于GPS数据的信号交叉口单车延误时间估计方法，首先在信号交叉口上获取所选行驶方向上的排队车辆在停车线处的车头时距、信号灯的信号配时参数和车辆GPS数据；当车辆的瞬时速度为0时，则通过车辆当前位置信息计算车辆和交叉口停车线之间的距离，计算并获得车辆的排队位置；并计算出交叉口单车延误时间。本发明专利技术利用车辆的GPS数据来实现对车辆经过交叉口的延误时间的估计。延误时间指的是车辆进入信号交叉口后，若其受到信号红灯的影响而在停车线前排队等候，则估计该车辆从初次停车排队的时刻开始到驶离停车线还需延误多长时间；实现了对单个车辆在交叉口的延误时间的估计。

Estimation method of single vehicle delay time at signalized intersection based on GPS data

The invention discloses a method for the estimation of time delay of GPS data signal intersection based on the bike, first get the vehicle queue selected direction of the line at the front in the parking lot at signalized intersection when the signal distance, signal parameters and vehicle GPS data; when the instantaneous speed of the vehicle is 0. Between the vehicle and the intersection stop line distance calculated by the current vehicle position information, and get the vehicle queuing location calculation; and calculate the intersection delay time of bicycle. The present invention utilizes the GPS data of the vehicle to estimate the delay time of the vehicle passing through the intersection. The delay time refers to the vehicles entering the intersection, if the effect of signal light in the stop line before the queue, the vehicle is estimated from the first moment to stop away from the stop line to long delay; realize the estimation of the time delay at the intersection of individual vehicles.

【技术实现步骤摘要】
基于GPS数据的信号交叉口单车延误时间估计方法
本专利技术涉及智能交通
，特别是一种基于GPS数据的信号交叉口单车延误时间估计方法。
技术介绍
车辆经过信号交叉口的延误时间是信号交叉口服务水平和运行效率的重要评价指标，它不仅能反映驾驶员的驾驶舒适程度、车辆行驶的油耗和排放以及损失的行程时间，还能反映交叉口道路规划建设和信号控制方案设计的合理性和可行性。因此，研究车辆经过信号交叉口的延误时间具有重要的意义和价值。由于受到技术条件以及检测手段等的限制，现有的车辆延误时间估计方法大多是针对一段时间内所有车辆的平均延误时间(即车均延误)。然而，车均延误描述的是该时间段内所有车辆的平均延误情况，但是，对于路径优化和导航而言，只针对目标车辆进行估计，并基于此进行路径优化和导航更具针对性和合理性。所以，以单个车辆为目标，研究其通过交叉口的延误时间，具有重要的实际意义，可以为行程时间的估计、路径优化和导航提供依据。因此，为了实现对单个车辆在交叉口的延误时间的估计，需要一种新的基于GPS数据的单车延误时间估计方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于GPS数据的信号交叉口单车延误时间估计方法；本方法基于GPS数据的信号交叉口单车延误时间估计。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术提供的基于GPS数据的信号交叉口单车延误时间估计方法，包括以下步骤：在信号交叉口上选取行驶方向并获取所选行驶方向上的排队车辆在停车线处的车头时距；形成排队车辆车头时距分布特性；获取所选行驶方向的信号灯的信号配时参数，所述信号参数包括信号周期时长Tc、红灯时长Tr、绿灯时长Tg＝Tc-Tr以及每个周期红灯开始时刻；获取车辆GPS数据；所述车辆GPS数据包括车辆当前位置、瞬时速度和当前时间；判断车辆的瞬时速度是否为0，如果为0，则通过车辆当前位置信息计算车辆和交叉口停车线之间的距离，计算并获得车辆的排队位置；根据排队车辆的车头时距、交叉口的信号配时参数以及车辆的排队位置计算出交叉口单车延误时间。进一步，所述出交叉口单车延误时间的计算按照以下步骤来实现：获取交叉口从第m个排队位置后达到饱和车头时距，且饱和车头时距的取值为Tb；获取排队位置为1到m的车辆车头时距均值分别为Ti，i＝1,2,…,m；判断若成立，表示排队位置为1到m的车辆全部驶离停车线所需的时间已经超过了绿灯时间，则交叉口在一个信号周期内能通过的最大车辆数n，且n<m，且有：计算得到时n的值；判断若成立，表示排队位置为1到m的车辆全部驶离停车线所需的时间未超过绿灯时间，且n≥m，且有：计算得到时n的值；获取车辆进入交叉口后的车辆GPS数据，当车辆GPS数据显示车辆的速度为0时，则将车辆GPS数据所对应的时刻作为车辆初次停车排队的时刻t0；根据时刻t0按照以下方式获取信号周期的红灯开始时刻使得t0满足：其中，为某个信号周期的红灯开始时刻；按照以下方式确定车辆初次停车排队时交叉口信号灯的状态：若则说明车辆初次停车排队时信号灯为红灯；若则说明车辆初次停车排队时信号灯为绿灯；判断以下条件是否成立：①且如果成立，则车辆初次停车排队时信号灯为红灯；按照以下方式确定从开始到车辆驶离停车线所需的行程时间；所述行程时间包括车辆初次停车排队时的红灯剩余时间、车辆从绿灯启亮到驶离停车线的时间；车辆在t0时刻初次停车排队时，若信号灯为红灯，则对于红灯剩余时间T′有：在整个红灯剩余时间内，车辆继续排队等候；红灯结束，则绿灯启亮，车辆开始排队驶离停车线；若车辆的排队位置不超过一个信号周期内能通过的最大车辆数，即k0≤n，则说明车辆在一个信号周期内就可驶离停车线，车辆从绿灯启亮到驶离停车线所需的时间T″按照以下方式计算：若车辆的排队位置已经超过了一个信号周期内能通过的最大车辆数，即k0>n，则说明车辆不可能在一个信号周期内就驶离停车线，且车辆经历的排队次数p按照以下方式计算：计算得到k0>n时p的值，其中，k0-pn表示再经过p次排队后车辆的排队位置；车辆从第一次绿灯启亮到最后驶离停车线所需的时间T″为：按照以下公式来计算车辆从初次停车排队的时刻开始到驶离停车线所需的行程时间：其中，T为车辆从初次停车排队的时刻开始到驶离停车线所需的行程时间。进一步，所述出交叉口单车延误时间的计算还包括以下步骤：按照以下方式判断②是否成立，n≥m且如果成立，则按照以下公式计算绿灯已经启亮的时间T″′：其中，车辆在t0时刻初次停车排队：按照以下公式计算车辆从初次停车排队的时刻开始到驶离停车线所需的行程时间：其中，T为车辆从初次停车排队的时刻开始到驶离停车线所需的行程时间。进一步，所述出交叉口单车延误时间的计算还包括以下步骤：判断以下条件是否成立：③即n<m且即车辆初次停车排队时信号灯为红灯；若k0≤n，则按照以下公式计算车辆从绿灯启亮到驶离停车线所需的时间T″为：若k0>n，则按照以下公式计算车辆的排队次数p，车辆从第一次绿灯启亮到最后驶离停车线所需的时间T″为：按照以下公式计算车辆从初次停车排队的时刻开始到驶离停车线所需的行程时间：其中，T为车辆从初次停车排队的时刻开始到驶离停车线所需的行程时间。进一步，所述出交叉口单车延误时间的计算还包括以下步骤：判断以下条件是否成立：④即n<m且即车辆初次停车排队时信号灯为绿灯；按照以下公式计算车辆从初次停车排队的时刻开始到驶离停车线所需的行程时间：其中，T为车辆从初次停车排队的时刻开始到驶离停车线所需的行程时间。进一步，还包括以下步骤：按照以下公式计算车辆从初次停车排队的位置到停车线的畅行行驶时间；Tf＝L/vf(15)其中，L为车辆初次停车排队时与停车线的距离，Tf为车辆以畅行速度vf行驶距离L时的畅行时间；按照以下公式车辆从初次停车排队的时刻开始到驶离停车线还需延误时间：Td＝T-Tf(16)其中，Td为车辆从初次停车排队的时刻开始到驶离停车线还需延误时间。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：本专利技术利用车辆的GPS数据来实现对车辆经过交叉口的延误时间的估计。延误时间指的是车辆进入信号交叉口后，若其受到信号红灯的影响而在停车线前排队等候，则估计该车辆从初次停车排队的时刻开始到驶离停车线还需延误多长时间；实现了对单个车辆在交叉口的延误时间的估计。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明本专利技术的附图说明如下。图1为本专利技术的基于GPS数据的信号交叉口单车延误时间估计方法流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1如图所示，本实施例提供的基于GPS数据的信号交叉口单车延误时间估计方法，本实施例中的延误时间指的是车辆进入信号交叉口后，若其受到信号红灯的影响而在停车线前排队等候，则估计该车辆从初次停车排队的时刻开始到驶离停车线还需延误多长时间；了实现对单车延误时间的估计，本实施例作了如下定义和描述：①交叉口的信号周期时长及红灯时长恒定；②不考虑GPS数据的定位误差，采用已经过数据预处理的GPS数据。本实施例提供的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于GPS数据的信号交叉口单车延误时间估计方法，其特征在于：包括以下步骤：在信号交叉口上选取行驶方向并获取所选行驶方向上的排队车辆在停车线处的车头时距；形成排队车辆车头时距分布特性；获取所选行驶方向的信号灯的信号配时参数，所述信号参数包括信号周期时长Tc、红灯时长Tr、绿灯时长Tg＝Tc‑Tr以及每个周期红灯开始时刻；获取车辆GPS数据；所述车辆GPS数据包括车辆当前位置、瞬时速度和当前时间；判断车辆的瞬时速度是否为0，如果为0，则通过车辆当前位置信息计算车辆和交叉口停车线之间的距离，计算并获得车辆的排队位置；根据排队车辆的车头时距、交叉口的信号配时参数以及车辆的排队位置计算出交叉口单车延误时间。

【技术特征摘要】
1.基于GPS数据的信号交叉口单车延误时间估计方法，其特征在于：包括以下步骤：在信号交叉口上选取行驶方向并获取所选行驶方向上的排队车辆在停车线处的车头时距；形成排队车辆车头时距分布特性；获取所选行驶方向的信号灯的信号配时参数，所述信号参数包括信号周期时长Tc、红灯时长Tr、绿灯时长Tg＝Tc-Tr以及每个周期红灯开始时刻；获取车辆GPS数据；所述车辆GPS数据包括车辆当前位置、瞬时速度和当前时间；判断车辆的瞬时速度是否为0，如果为0，则通过车辆当前位置信息计算车辆和交叉口停车线之间的距离，计算并获得车辆的排队位置；根据排队车辆的车头时距、交叉口的信号配时参数以及车辆的排队位置计算出交叉口单车延误时间。2.如权利要求1所述的基于GPS数据的信号交叉口单车延误时间估计方法，其特征在于：所述出交叉口单车延误时间的计算按照以下步骤来实现：获取交叉口从第m个排队位置后达到饱和车头时距，且饱和车头时距的取值为Tb；获取排队位置为1到m的车辆车头时距均值分别为Ti，i＝1,2,…,m；判断若成立，表示排队位置为1到m的车辆全部驶离停车线所需的时间已经超过了绿灯时间，则交叉口在一个信号周期内能通过的最大车辆数n，且n<m，且有：计算得到时n的值；判断若成立，表示排队位置为1到m的车辆全部驶离停车线所需的时间未超过绿灯时间，且n≥m，且有：计算得到时n的值；获取车辆进入交叉口后的车辆GPS数据，当车辆GPS数据显示车辆的速度为0时，则将车辆GPS数据所对应的时刻作为车辆初次停车排队的时刻t0；根据时刻t0按照以下方式获取信号周期的红灯开始时刻使得t0满足：其中，为某个信号周期的红灯开始时刻；按照以下方式确定车辆初次停车排队时交叉口信号灯的状态：若则说明车辆初次停车排队时信号灯为红灯；若则说明车辆初次停车排队时信号灯为绿灯；判断以下条件是否成立：①n≥m且如果成立，则车辆初次停车排队时信号灯为红灯；按照以下方式确定从开始到车辆驶离停车线所需的行程时间；所述行程时间包括车辆初次停车排队时的红灯剩余时间、车辆从绿灯启亮到驶离停车线的时间；车辆在t0时刻初次停车排队时，若信号灯为红灯，则对于红灯剩余时间T′有：在整个红灯剩余时间内，车辆继续排队等候；红灯结束，则绿灯启亮，车辆开始排队驶离停车线；若车辆的排队位置不超过一个信号周期内能通过的最大车辆数，即k0≤n，则说明车辆在一个信号周期内就可驶离停车线，车辆从绿灯启亮到驶离停车线所需的时间T″按照以下方式计算：若车辆的排队位置已经超过了一个信号周期内能通过的最大车辆数，即k0>n，则说明车辆不可能在一个信号周期内就驶离停车线，且车辆经历的排队次数p按照以下方式计算：计算得到k0>n时p的值，其中，k0-pn表示再经过p次排队后车辆的排队位置；车辆从第一次绿灯启亮到最后驶离停车线所需的时间T″为：按照以下公式来计算车辆从初次停车排队的时刻开始到驶离停车线所需的行程时间：

【专利技术属性】
技术研发人员：孙棣华，赵敏，郑林江，周桐，杨陈成，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50